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Anordnung zur Erzeugung einer gleichbleibenden Frequenz bei veränderlicher
Drehzahl der Stromerzeuger Wechselstromerzeugungsanlagen an Bord von Flugzeugen
usw. sollen mit konstanter Frequenz und Spannung arbeiten. Dieser Forderung stehen
jedoch große Schwierigkeiten entgegen, wenn die Stromerzeuger von den Flugmotoren
mit angetrieben werden, deren Drehzahl in weiten Grenzen schwankt, während andererseits
aus Platz- und Gewichtsersparnisgründen diese Lösung erstrebenswert ist. Es ist
für solche Fälle schon vorgeschlagen worden, die Stromerzeuger als Asynchronmaschinen
auszuführen, die über Stromwenderhintermaschinen aus einer gemeinsamen, takthaltenden
Stromquelle gespeist werden; doch sind damit die Schwierigkeiten der Lastverteilung
bei ungleichen Drehzahlen nicht gelöst. Auch die Spannungshaltung ist hierbei nicht
einfach.
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Gemäß der Erfindung werden diese Schwierigkeiten dadurch beseitigt,
daß die Erregung der Drehstromerregermaschine des Asynchrongenerators durch die
Differenz zweier Wechselspannungen (oder Wechselströme) erfolgt, von denen die eine
von einer Vergleichsspannung konstanter Frequenz und Größe geliefert wird, während
die zweite der Spannung des Asynchrongenerators proportional ist. Zweckmäßig sind
außerdem der Asynchrongenerator und seine Erregermaschine zu einer einzigen Maschine
vereinigt, die den wesentlichen Aufbau eines ständergespeisten Drehstromreihensdhluß
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oder Nebenschlußmotors aufweist. Eine derartige Vereinigung ist auch mit Rücksicht
auf die kleineren oder mittleren Leistungen, um die es sich bei derartigen Wechselstromerzeugungsanlagen
an Bord von Flugzeugen handelt, zweckmäßig. Mit dieser Anordnung kann man die Spannung
des Generators bei Belastung halten. Außerdem kann diese Anordnung auch zur gleichzeitigen
Frequenz-und Spannungshaltung benutzt werden. Sie läßt sich also auch für den vorliegenden
Fall mit Erfolg anwenden, wo die Drehzahlverschiedenheit der antreibenden Kraftmaschinen
besonders im Vordergrund steht. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ergibt
sich, wenn man beim Parallelbetrieb mehrerer derartiger Asynchrongeneratoren jeden
Generator noch mit einem Differenzstrom erregt, der aus mindestens zwei Generatorströmen
beim Abweichen von ihrem Sollwert entsteht. Bei größerer Phasengleichheit besteht
die Erregung der Maschine nur aus der oben geschilderten Differenz zweier Wechselspannungen.
Bei Ungleichheit der Maschinenströme wird durch diese die Erregung der zu stark
belasteten Maschine geschwächt und die der zu schwach belasteten verstärkt, so daß
sich selbsttätig der Ausgleich herstellt.
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Ein Ausführungsbeispiel soll den Erfindungsgedanken näher erkennen
lassen. In der Abbildung bedeuten I und 2 Drehstromstrom wendergeneratoren, die
in Parallelschaltung auf das Netz arbeiten und von je einer Kraftmaschine 3 und
4 z. B. den Flugmotoren, angetrieben werden. Ständer und Läufer sind über je einen
Zwischenumspanner 5 und 6 in Reihe geschaltet. Das übersetzungsverhältnis der Zwischenumspanner
wird zweckmäßig so gewählt und die Bürsten werden so eingestellt, daß sich Ständer-
und Läuferstrombelag gegenseitig aufheben. Unter diesen Umständen kann der Belastungsstrom
in den. Maschinen keine Feldbildung bewirken. Der Erregerstrom muß vielmehr jeder
Maschine getrennt zugeführt werden. Dies erfolgt im wesentlichen durch den Erregerumspanner
7, dessen Erstwicklung von der Differenz aus der Netzspannung und der Spannung einer
kleinen Synchronmaschine 8 gespeist wird. Diese Maschine bestimmt durch ihre Drehzahl
die Frequenz der beiden Generatoren I und 2, unabhängig von deren Drehzahl, denn
der von der Synchronmaschine gelieferte Erregerstrom bestimmt Größe und Frequenz
der in den. Generatoren umlaufenden Drehfelder, auch wenn sich der Erregerstrom,
wie z. B. bei induktiver Belastung, über den Stromwender schließt, durch den der
im Läufer mit Schlupffrequenz fließende Strom stets auf die Ständerfrequenz umgeformt
wird. Von der Zweitwicklung des Erregerumspanners 7 wird der Erregerstrom über die
als Stromteiler wirkende Zweitwicklung II des Umspanners 9 zugeführt, die ihn z.
B. in zwei gleiche Ströme aufteilt, so daß den Erstwidklungen jedes Zwischenumspanners
5 und 6 der gleiche Erregerstrom zugeführt wird. Er möge in jeder Wicklung von oben
nach unten fließen. Die Erstwicklung des Umspanners 9 besitzt einen Sternpunkt in
der Mitte, und an jede Wicklungshälfte ist eine der Erstwicklungen der Umspanner
5 und 6 angeschlossen. Solange die Lastströme der beiden Maschinen I und 2 größen-
und phasengleich sind, kommt in der Erstwicklung von 9 kein wirksamer Strombelag
zustande. Dies ist erst der Fall, wenn die beiden Ströme eine Differenz ergehen.
Der Strom der Maschine I sei z. B. größer als der von 2, was durch einen Doppelpfeil
angedeutet ist. Dadurch entsteht in der Zweitwicklung von 9 ein Zusatzstrom, der
in der Maschine I den Grunderregerstrom, vom Umspanner 7 geliefert, schwächt und
in der Maschine 2 stärkt. Auf diese Weise werden die Belastungen beider Maschinen
einander angeglichen. Dies ist auch der Fall, wenn die eine Maschine eine andere
Drehzahl aufweist. Der Ausgleicherregerstrom sorgt dann stets dafür, daß sich die
richtige Schlupfspannung an den Stromtvendern einstellen kann. Die takthaltende
Synchronmaschine 8 muß durch einen kleinen Motor Io mit konstanter Drehzahl angetrieben
werden. Die Leistung des Umspanners 7 bemißt sich nach dem Produkt aus der Erregerleistung
der beiden Generatoren bei Nennspannung und Nennfrequenz und aus dem größten Schlupf.
Diese Leistung ist daher nicht sehr groß, zumal wenn der Schlupf keine großen Werte
annimmt. Die Synchronmaschine ist für ein Mehrfaches dieser Leistung zu bemessen,
damit eine gute Differenzwirkung entsteht. Je größer die Differenzanteile, desto
genauer ist die Spannungshaltung ohne Nachregelung. Diese kann sich auf eine Art
Feinregelung beschränken, wenn sie erforderlich sein sollte. Da die Erregerleistung
vorwiegend Blindleistung ist, kann sie zum Teil durch Kondensatoren aufgebracht
werden, z. B. parallel zum Umspanner 7. Dadurch kann die Synchronmaschine 8 weiterhin.
wesentlich verkleinert werden.
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Fällt ein Arbeitsmotor aus, so genügt es, den Umspanner 9 kurzzuschließen
und den betreffenden Generator abzuschalten. Es liefert dann ein Generator allein
die ganze Leistung. Die Differenzerregung über den Umspanner 7 ist dann nur für
einen Generator wirksam, die Differenzerregung der Lastströme ist bei einem Generator
nicht nötig. Werden mehr als zwei Generatoren parallel betrieben, so wird jeder
Generator außer dem aus den Spannungen gebildeten Differenzerregerstrom ebenfalls
mit einem aus mindestens zwei Maschinenlastströmen gebildeten Differenzstrom erregt.
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Das Ab- und Zuschalten eines Generators auf das Netz vollzieht sich
sehr einfach ohne Frequenz-, Spannungs- oder Phasenvergleich. Man muß nur den Generator
hochfahren, auf das Netz schalten und den Kurzschlüß des zugehörigen Umspanners
für die Differenz der Lastströme aufheben.
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Durch die erfindungsgemäße Anordnung lassen sich demnach die bei Flugzeugen
oder ähnlichen Fällen auftretenden Forderungen, einen Wechselstrom konstanter Frequenz
und Spannung mit Hilfe der in der Drehzahl stark schwankenden Propellermotoren zu
erzeugen, auf verhältnismäßig einfache Weise erfüllen. Der Erfindungsgedanke läßt
sich auch anwenden, wenn die Generatoren nicht von
den Propellermotoren,
sondern von anderen Kraftmaschinen, z. B. vom Fahrwind betätigten Luftschrauben,
angetrieben werden.